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发布时间：2023-10-30 来源：智慧水务
通过地下污水处理厂工程实际案例及相关规范，介绍了地下水厂内的照明设计要点、照明控制、配电方式、灯具选型等，并以工作人员需求出发，探讨了地下箱体内智能照明的控制要求及实现方案。
根据《国民经济与社会持续健康发展第十三个五年规划纲要》要求，十三五期间，我国需加强城市基础设施建设，加大黑臭水体整治力度，要求地级及以上城市建成区黑臭水体控制在10%以内。为此，各地新建污水处理厂日益增多，水厂选址问题日渐突出，一方面城市建设用地资源紧缺，且征地越来越困难，另一方面污水处理厂对周围大气环境有一定的污染，造成周边地区土地价值下降，甚至会造成民众不满。为应对土地资源限制和满足更高生态环境需求，我国城市污水处理厂建设开始向地下寻求空间。地下污水处理厂一般将所有功能部分集成于一个地下箱体，箱体竖向分2层，上层为设备和操作巡视层，下层为池体和管廊。一般箱体单层面积在10000m左右，大规模水厂地下箱体单层面积可达40000m以上。为便于工作人员日常巡视及设备操作维修，箱体内所有空间均需要设置适当的照明，对于不同的工艺段，照明要求也不同，本文将以湘潭市河东污水处理厂工程为例，详细的介绍地下污水处理厂照明设计方法。
包含格栅间、加药间、脱水间及变配电间等多个独立房间，大面积的生化池、二沉池的池顶设备层，以及管廊、通道及楼梯间。水厂内放置大量的机电设施、管道、缆线、仪表等设施，且经常有运维人员操作、巡视、维护，因此就需要提供良好、可靠的照明系统作为安全、高效工作的保障。
照明设计内容依据相关规范包括：一般照明、局部加强照明、应急疏散照明、应急备用照明和灯光疏散指示五个部分。
一般照明--设置于箱体内所有部位，用于日常工作人员操作、巡视、检修，其地面平均照度要求依据《建筑照明设计标准》设置。
局部加强照明--设置在工序复杂、设备集中部位，供工作人员进行长时间操作或仔仔细细地观察现场情况。
应急疏散照明当水厂发生火灾等紧急状况，主电源异常工作时，在人员疏散通道上应开启应急疏散照明灯，水平通道平均照度不低于1lx,楼梯间平均照度不低于5lx。应急照明电源维持的时间不小于60min]。
应急备用照明在水厂变配电间及消防控制室、消防配电室等在发生火灾时需要继续工作的场所内，应设置应急备用照明，其照度应与该场所正常照明照度相同，应急电源维持的时间不小于180min。
灯光疏散指示在地下箱体出入口及各防火门上方应设置安全出口标志灯，疏散通道沿线设置方向疏散指示灯，间距不大于20m。
本次介绍的地下水厂案例为湘潭市河东污水处理厂。地下箱体长247m,宽52m,分为上下2层(图1)。包括进水泵房、格栅间、生物反应池、二沉池、鼓风机房、脱水机房、加药间以及地下变配电间等部分，全部照明面积超过1.6万m。
生物反应池、沉砂池池顶部分是整个箱体照明区域的主体，面积超过9000m,主要为平面无高差，几乎无遮挡物，梁下净空5m。考虑经济性及维护要求，灯具不宜布置过密集，同时因层高较低，为达到照明均匀度要求，采用特广照型配光曲线m阵列布置。
乙酸钠投加间、次氯酸钠投加间等加药间空间较小且设备集中，采用T8荧光灯管照明，因房间内有腐蚀性溶液池，故灯具均为防腐型。
本工程变配电间位于地下箱体内，因水厂的消防用电设备配电也在该配电间中，故当有火灾或其他紧急状况发生且正常电源被切断时，变配电间内应维持正常照度。
变配电间内采用自带蓄电池的T8荧光灯管，电源引自单独设置的应急照明配电箱，当火灾发生时，消防联动控制系统信号控制应急照明箱切断灯具的充电线应急疏散照明设计
应急疏散照明设置于箱体内所有通道及楼梯间，在狭长的平面无遮挡物的通道采用吊装荧光灯管照明，在管廊内，因存在多层走道，且管道错综复杂，仅靠吊装灯具不足以满足要求，需在两侧墙壁安装壁灯作为辅助照明(图2)。
地下水厂特别是下层的管廊内各种管线错综复杂，仪表、阀门繁多，人员活动空间相对狭小，有时灯具会因条件限制安装在较低处，非常容易被人体接触，或在搬运设备、管道时遭受撞击而损坏、漏电。因此管廊内所有灯具均应为I类防触电保护灯具，且能触及到的可导电部分需与固定线路中的保护线可靠连接，光源应具有防外力撞击的外壳保护。
因长期受地下水侵蚀，地下箱体内常年空气潮湿，且有混凝土墙体漏水及水管爆管风险，因此灯具应选择防潮型，且防护等级不低于IP54。
地下水厂一般工作照明为三级负荷，应急照明、消防疏散照明为二级负荷。每个防火分区均设置正常照明配电箱和应急照明配电箱。其中正常照明配电箱电源直接引自变配电间，应急照明配电箱除由变电站提供一路电源外，另在箱内设置EPS(EmergencyPowerSupply)作为备用电源，以满足二级负荷要求。同时，应急照明箱设置母线电压检测器，当电源停电时可向监控中心报警，以便及时采取措施。
一般地下水厂空间较大，每个房间内安装十几甚至几十套灯具，房间出入口相距甚远，日常工作人员巡视的路线较长，巡视员从箱体入口进入水厂，并通过一扇扇防火门依次通过每个分区，完成巡视。在这样的一个过程中，巡视员从某个房间一端防火门进入房间时开启房间内照明，至另一端防火门离开房间时关闭照明。巡视一般不走回头路。
随着技术进步，地下水厂管理上的水准也在逐步的提升。新近出现的基于BIM(BuildingInformationModeling)和GIS(GeographicInformationSystem)的远程故障诊断技术和巡检机器人技术，使管理员可以在中控室上位机上随意调出现场任意位置的实时画面，还可以远程来维护操作。这要求地下箱体内的照明均可在中控室进行集中远程控制或编程自动控制，这应该成为新建地下水厂照明控制的基本需求。
无论从照明布线角度，还是控制需要，传统的翘板开关控制方式不能满足地下水厂照明需求。
对于较复杂的照明控制，可采用智能照明控制管理系统实现。这种系统已经大范围的应用于大型楼宇、酒店、会馆等领域，其代表产品有施耐德的C-bus系统和ABB的i-bus系统，其特点是采用简单的布线即可搭建规模庞大的系统，实现丰富多样的控制策略。针对工程需要，系统可轻轻松松实现以下控制效果：
在智能照明控制网络(如图3)上，每组灯具(回路),每个开关或传感器都可看做网络上的一个节点，它们彼此之间采用总线串接，并凭借自己独立的地址可实现相互通讯。这使得照明布线变得简单，大幅度的降低了施工难度。
通过上述分析，地下水厂适合采用智能照明控制管理系统，工程在每个照明控制箱内安装智能照明控制模块，并通过以太网接口与箱体内交换机相连，交换机将所有控制模块信号汇总后通过光纤上传至水厂综合楼的中控室上位机。
4安科瑞电气针对智慧城市水务建设推出能效管理解决方案----AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台
安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，重点监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。
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对水务配电系统中34kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对不正常的情况及时预警。
监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。
水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。
马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等不正常的情况进行保护、监测和报警。高效、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。
为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。
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能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。
能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平做多元化的分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/先进指标对标，以便企业可以依据产品单耗情况来调整生产的基本工艺，以此来降低能耗。
监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。
根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。
监测消防设施的工作电源是不是正常，保障在发生火灾时消防设施可以正常投入使用。
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污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害化学气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。
实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。
平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.4D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。
4.4.9工艺仿线D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备正常运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。
相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。
一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS484接口、高压柜内电气接点无线KV计量
相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS484＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61840协议
智能电动机保护器（以下简称保护器）适用于标称电压至660V的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运作，带有逻辑可编程功能，能够完全满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应任何柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，
3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。
4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路484通讯。
3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。
4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路484通讯。
7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接
目前大型地下水厂内的照明设计方法多样，各有自身的优点和不足，本文以实际工程为例，探讨了在地下水厂特殊工程环境下，灯具的布置方法，同时，结合实际使用需求，提出了照明的控制方案。作者觉得，随着同类工程经验的积累，建设水平的逐步的提升，特别是针对大型地下环境的新产品不断研发，包括控制方案在内的照明设计以实践为基础不断探索新思路，勇于创新，努力为运营人员提供更人性化更安全的工作环境。
[1]高杰.城市地下污水处理厂工程的照明设计 中国照明电器1002-6150(2019)11-024-04
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